瀝青拌和站燃燒系統(tǒng)清潔能源替代探討

張玉會，楊 波

(駐馬店市公路工程開發(fā)有限公司)

瀝青拌和站燃燒系統(tǒng)清潔能源替代探討

張玉會，楊 波

(駐馬店市公路工程開發(fā)有限公司)

近年來，我國能源消費增長很快，能源消耗高、浪費大的問題比較嚴(yán)重，經(jīng)濟發(fā)展與能源資源及環(huán)境的矛盾日益尖銳，節(jié)能形勢十分嚴(yán)峻。一方面，隨著我國交通基本建設(shè)的快速發(fā)展和道路數(shù)量和等級的提高，交通基本建設(shè)行業(yè)能源消費總量顯著增長，另一方面，大型施工機械設(shè)備的出現(xiàn)使能源耗日趨增長，也使沿線環(huán)境壓力增大，所以說，交通基本建設(shè)行業(yè)節(jié)能形勢緊迫，交通基本建設(shè)與能源緊缺的矛盾日益顯現(xiàn)。通過對瀝青拌和站燃燒系統(tǒng)清潔能源替代方案的研究，找出替代方案，并進行可靠性、經(jīng)濟性、安全性等分析，以對實際應(yīng)用提供參考價值。

瀝青拌和站;清潔能源;改造;環(huán)保

1 清潔能源替代傳統(tǒng)燃料的必要性

傳統(tǒng)的拌和站燃燒系統(tǒng)多使用柴油、重油等，柴油主要由原油蒸餾、原油蒸餾催化裂化、熱裂化、加氫裂化、石油焦化等過程生產(chǎn)的柴油餾分調(diào)配而成;也可由頁巖油加工和煤液化制取。重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點是分子量大、粘度高。重油除了粘度高外，其硫含量、金屬含量、酸含量和氮含量也較高，柴油和重油燃燒后廢氣中含有氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、醛類等物質(zhì)，對周圍大氣會造成較大污染。另外，個別燃料供貨商因利益驅(qū)動向燃燒油中添加成本較低的其它化工原料，不但造成燃燒油質(zhì)量不穩(wěn)定，化工原料強烈的刺激性氣味對工作人員身體損害較大。

天然氣為無色、無味、無毒且無腐蝕性，主要成分為甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重碳?xì)浠衔铩＿€有少量的氮氣、氧氣、二氧化碳和硫化物。甲烷的分子結(jié)構(gòu)是由一個碳原子和四個氫原子組成，燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，燃燒后基本不會對環(huán)境造成破壞，以清潔能源替代傳統(tǒng)能源是一個大的趨勢。

2 清潔能源替代的傳統(tǒng)燃料政策支持

目前，交通基本建設(shè)行業(yè)項目報批前都會進行環(huán)境影響評價，對公路工程試可能造成的影響會提出減小環(huán)境污染的建議，一些項目的環(huán)境影響評價文件已明確提出了使用清潔能源替代污染大、能耗高的能源。有些地方的環(huán)境保護費用已和安全施工費一起列入工程概預(yù)算，并逐步引入了環(huán)境保護監(jiān)理，把環(huán)保和安全、質(zhì)量、進度提高到了同一水平。2010年以來，中央財政安排專項資金以“以獎代補”方式引導(dǎo)和鼓勵交通運輸節(jié)能減排項目，對交通行業(yè)節(jié)能減排項項目給予20%的補助，這些都為清潔能源的應(yīng)用提供了非常有利的政策保障和支持。

3 清潔能源替代方案

3.1 清潔能源的供應(yīng)

目前我國天然氣的供應(yīng)有三種方式:管道、壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)。三種供應(yīng)方式均有優(yōu)缺:在一定輸氣規(guī)模的前提下管道輸送是天然氣最經(jīng)濟和有效的輸送方式，由于瀝青拌和站大都設(shè)置于城市以外，分散且有時需要移動，管道方式基本不具備條件。壓縮天然氣(CNG)是將天然氣凈化壓縮后裝在高壓容器里通過專用運輸車輛運送到各個拌和站。相對于管道輸送來說，靈活性更強，但是由于受供氣規(guī)模、拖車數(shù)量、運距和氣候等因素限制，決定了CNG運輸只適用于短距離內(nèi)的瀝青混合料生產(chǎn)量較小的市政工程拌和站。液化天然氣(LNG)，是在常壓下將天然氣冷凍到-162℃左右，使其變?yōu)橐后w(LNG)，并將液化天然氣通過鐵路或公路用低溫容器運輸?shù)礁鱾€拌和站。LNG的體積可以縮小到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣態(tài)體積的1/600左右，單位體積天然氣的儲運成本較CNG低，較適用于大型項目的瀝青拌和站。

3.2 清潔能源釋放

由液化天然氣(LNG)專用槽車運來的液化天然氣，在使用時利用LNG貪槽增壓氣化器，將LNG槽車壓力增高，然后通過閥門組將LNG輸送至LNG空溫式氣化器，通過調(diào)整壓力，使出口壓力為0.5～0.6 MPa，再通過二次調(diào)壓、計量、加臭后，使其出口使用壓力達到0.2～0.3 MPa，然后送入燃燒裝置。在加壓和輸送過程中，要始終能夠自動檢測管道壓力和出口壓力，超過限值時，能夠自動警報提示。

供應(yīng)過程中，罐內(nèi)會產(chǎn)生大量的蒸發(fā)氣體(BOG)，可使用BOG壓縮機對這部氣體進行回收再利用。

3.3 燃燒系統(tǒng)的改造

瀝青拌和站加熱系統(tǒng)的改造可分為更換和改造。可以直接更換為燃油和燃?xì)鈨捎玫娜紵骱腿細(xì)鈱Ｓ萌紵鳎部梢栽谠加腿紵鞯幕A(chǔ)上進行改造，增加燃?xì)夤δ埽_到燃油和燃?xì)怆p重功能。

瀝青混凝土拌和站烘干筒所用的燃燒器，要具有在有限的燃燒空間內(nèi)完成充分燃燒，在小空間內(nèi)產(chǎn)生很高的熱負(fù)荷，以高強度輻射換熱以保證烘干筒內(nèi)最佳換熱效果，達到烘干加熱混合料的目的。還要具有自動吹掃 、自動點火、火焰檢測、負(fù)荷自動調(diào)節(jié)、熄火自動保護、可調(diào)整火焰大小，火焰角度的功能，以適應(yīng)拌和站對不同混合料的加熱烘干要求和安全要求。

這就要求在改造燃燒器的同時，要對燃燒控制系統(tǒng)進行改造，使溫度能夠隨燃?xì)夂惋L(fēng)量調(diào)節(jié)閥會按照比例自動提高和降低，確保可以將溫度始終控制在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。燃?xì)夤艿郎辖尤肴細(xì)鈮毫ΡＷo開關(guān)，在低于和高于設(shè)定的壓力下，燃燒器都不能啟動，在正常燃燒時也會自動關(guān)閉燃燒機，保護設(shè)備的正常運行。燃燒器停止工作時，待火焰檢測器檢測到?jīng)]有火焰后會自動停止運行，關(guān)閉燃?xì)猓_到操作簡單，計量標(biāo)準(zhǔn)，安全可靠的目的。

4 潔能源替代的安全性和可靠性

4.1 清潔能源來源有保障

目前，我國天然氣產(chǎn)量每年已達千億立方米，在四川、內(nèi)蒙、新疆、河北等省區(qū)均有較高分布，且液化天然氣(LNG)工廠在全國各省也均有分布，加之我國鐵路和高速公路日益發(fā)達，運輸已不是問題，天然氣的供應(yīng)能夠得到充分保障。

4.2 清潔能源安全性高

在我國，工業(yè)天然氣的運輸、存儲、使用已是成熟技術(shù)，加強對存儲裝置、輸送管道、增壓裝置和限位測量裝置的檢查與維護，天然氣使用的安全性可得到保障。

4.3 清潔能源故障率低，使用可靠

傳統(tǒng)燃燒裝置由于使用的是液體或綢度較高的重油，燃料不易霧化，易受溫度、管道、黏度、油泵等條件制約，在實際生產(chǎn)當(dāng)中容易出現(xiàn)燃燒器點火問題.使用時需要提前預(yù)熱，并定期清理管道和噴槍，對除塵布袋損害較大，可靠性差，而天然氣不存在上述問題，且對除塵布袋影響交小，可靠性較高。

5 清潔能源替代的經(jīng)濟性

5.1 間接成本分析

由于燃燒油燃燒不可靠，燃燒質(zhì)量不穩(wěn)定，燃燒不完全，會造成清洗除塵袋頻率加大，降塵袋壽命降低，更換燃燒油泵頻率加大，導(dǎo)熱油加熱，輔助點火，定期清除積碳等費用加大，通過計算，每生產(chǎn)一噸瀝青混合料的以上間接成本為1元左右。而天然氣不存在以上問題。

5.2 直接成本分析

兩用燃燒器新購置、控制系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、安全設(shè)施等設(shè)備改造費用36萬元，天然氣由廠家供應(yīng)，其存儲、加注、運輸成本均含在天然氣報價中。

2012年10月，在京港澳高速公路正陽連接線3、4標(biāo)段路面工程施工中，利用生產(chǎn)瀝青混合料125 750 t，并以往歷史數(shù)據(jù)進行對比，數(shù)據(jù)如下:

柴油、重油和天然氣三種燃料生產(chǎn)混合料單位成對比

通過計算，以重油和天然氣對比，生產(chǎn)7.06萬噸混合料就可以把燃燒系統(tǒng)改造費用節(jié)省出來。

5.3 社會效益

以天然氣為燃料介質(zhì)的瀝青混合料生產(chǎn)過程，在一定程度上可以降低混合料料在加熱過程中受到重油燃燒殘留物等有害物質(zhì)污染，增加瀝青與混合料的粘附性，提高了瀝青混合料成品的品質(zhì)，所以說，無論是從發(fā)展方向上，還是從經(jīng)濟性、安全性和可靠性上，公路工程瀝青混合料生產(chǎn)中，清潔能源替代高污染、高能耗的能源將是一個趨勢。

［1］尹清黨.BOG壓縮機在LNG接收站的應(yīng)用［J］.壓縮機技術(shù)，2009，(6).

U415.5

C

1008-3383(2013)08-0148-01

2013-03-05

楊波，男，工程師，從事公路工程施工的技術(shù)與管理工作。